راه انداز نرم موتور یا سافت استارتر soft starter چیست؟

 

همانطور که از نامش پیداست وسیله ای است جهت راه اندازی الکتروموتورها بصورت نرم و تدریجی.

حال باید دانست که مفهوم "نرم" در راه انداز نرم موتور چیست؟
 
مفهوم "نرم" به ویژگیهای متفاوتی دلالت می کند. مثلاً نرم به این معناست که جلوی تنشهای الکتریکی و مکانیکی گرفته می شود. از سوی دیگر نرم به این معناست که موتور تدریجاً دور می گیرد و به دور اسمی خود می رسد. به صورت طبیعی مدت زمان راه اندازی در هنگام استفاده از سافت استارتر بیشتر از حالت اتصال مستقیم موتور به شبکه است. به عبارت دیگر سافت استارتر جلوی فشارهای وارده به موتور را در هنگام راه اندازی می گیرد.
 

یک مثال : وقتی موتور را مستقیماً به برق وصل می کنیم شرایط راه اندازی شباهت به Take Up ناگهانی اتوموبیل دارد. بدیهی است که شما اتومبیل خود را به این صورت راه اندازی نمی کنید بلکه با کنترل مناسب سرعت خودرو را بتدریج افزایش می دهید و آنرا به سرعت مطلوب می رسانید. به این ترتیب عمر مفید موتور و اتصالات و کوپلینگهای مکانیکی و بار کاهش پیدا می کند . به همین ترتیب راه اندازی تحت تنش، هم به برق کارخانه فشار می آورد و هم به لحاظ مکانیکی به اجزای چرخنده فشار می آورد و استهلاک آنها را بالا می برد. می توانیم بگوئیم که راه انداز نرم موتور وسیله ای است جهت راه اندازی الکتروموتورهای سه فاز بصورت کنترل شده که جریان راه اندازی موتور را کاهش می دهد.
در واقع ما با تنظیم soft starter جریان راه اندازی موتور را به میزان مورد نیاز محدود می کنیم و اجازه کشیدن جریان های زیاد را به موتور نمی دهیم.

یکی از قابلیتهای اصلی راه انداز نرم موتور محدود کردن جریان راه اندازی است ولی راه انداز نرم موتور خواصهای دیگری هم دارند که بسته به مشخصات طراحـی و کـاربرد، سافت استارتها متنوع بوده ، مثلاً soft starter کارهائی از قبیل بـی متـال  و کنترل فاز و....... را نیز انجام می دهد و حفاظت های بیشتری را نیز می تواند اعمال کند.

بطور کلی سافت استارترها به دو نوع بیسیک و مجهز تقسیم می شوند.  

1- در مدلهای بیسیک یک کنتاکتور Bypass با سافت استارتر پارالل می شود که پس از راه اندازی موتور کنتاکور مذکور عملاً  سافت استارتر را Bypass کرده و از مدارخارج می کند.

2- اما در مدلهای مجهز کنتاکتور Bypass خارجی مورد نیاز نیست. بطور مثال در سافت استارترهای Aucom  مدل Csxi کنتاکتور Bypass وجود دارد ولی مدلهای IMS2 همواره در مسیر می مانند البته قابلیّت گذاردن کنتاکتورBypass را با حفاظت کامل موتور دارند.

Bypass بای پس ؟
یعنی آنرا از مدار خارج کنید و از مسیر دیگری برق موتور را تأمین کنید به عبارتی یک کنتاکتور بصورت موازی با soft starter نصب می شود. و این کنتاکتور پس از راه اندازی موتور توسط خود soft starter تغذیه شده و کنتاکتهای آن وصل می شود و برق بطور مستقیم به موتوراعمال می شود.

از مزایای یک سافت استارتر این است که ما ناگزیر نیستیم تنظیمات مختلفی انجام بدهیم. بصورت کلی با تنظیم سه، چهار پارامتر که مشخصه استارت و جریان موتور می باشد براحتی تنظیم می گردد.
به عنوان به شکل زیر نگاه کنید. 
 

نخست برق سه فاز به soft starter وارد می شود و خروجی سه فاز soft starter به موتور وصل می گردد. در یک کاربرد ساده با استفاده از پانل روی دستگاه ، موتور استارت می شود. موتور بر اساس تنظیمات از پیش انجام گرفته دور می گیرد و در یک زمان مشخص به دور نامی خود می رسد.
دراینجاست که ماموریت اصلی آن تمام شده است و فقط وظیفه آن حفاظت از موتور است. soft starter کار کنتاکتور ورودی موتور را نیز انجام می دهد که بستگی به مدل soft starter دارد.

soft starter را نمی توان برای راه اندازی همه موتورهای سه فاز و با هر باری استفاده نمود. چون راه اندازیهای نرم موتور برای همه بارها و موتورها مناسب نیستند در واقع soft starter برای گونه خاصی از موتورها که در صنعت به موتورهای سه فاز القائی یا قفس سنجابی معروفند، مناسب است. به هر حال معمولاً لازم است برای انتخاب soft starter با یک متخصص مربوطه مشورت شود.

یک راه انداز برای اینکه بتواند جریان راه اندازی را محدود کند ولتاژ را کاهش می دهد، کاهش ولتاژ باعث کاهشگشتاور راه اندازی موتور می شود . منظور از گشتاور راه اندازی، نیروی دورانی مورد نیاز جهت کندن بار و به چرخش در آوردن آن می باشد. بنابراین اگر بار طوری باشد که گشتاور راه اندازی (یا نیروی دورانی راه اندازی) بالائی نیاز داشته باشد عملاً با راه انداز نرم موتور نمی توان آن بار را راه اندازی نمود.
 

چگونگی تشخیص راه انداز نرم برای کاربرد مورد نظر خیلی هم نگران کننده نیست. طبیعت بسیاری از بارها طوری است که گشتاور راه اندازی کمی دارند. برای مثال فنها، کمپرسورها و پمپ ها بارهای ایده آل برای راه اندازی با soft starter می باشند. اینها در مقیاس وسیعی در کارخانجات مورد استفاده قرار می گیرند.
soft starter برای راه اندازی کلیه پمپ ها و فن ها جوابگو است ولی ممکن است گاهی اوقات بررسیهای دیگری نیز مورد نیاز باشد. ولی بصورت کلی این برداشت درست است.
راه اندازهای نرم از چند کیلو وات تا چند مگا وات در دسترس می باشند و ولتاژ کار آنها می تواند 380v تا 11kv  باشد. برای موتورهای چند صد کیلووات و یا چند مگاواتی تعداد محدودی سازنده وجود دارند که راه انداز نرم می سازند که Aucom  یکی از آنهاست. 

حال فکرمی کنید استفاده از یک soft starter مقرون به صرفه هست؟
به لحاظ کاری چیز بارزشی است و به لحاظ قیمت فروش آن، گران نبوده و حتی اختلاف قیمت چندانی با راه اندازهای متداول دیگر، مثل راه انداز ستاره مثلث ندارد.
در یک سافت استارت ولتاژ از مقدار قابل تنظیمی شروع به افزایش می کند و بصورت تدریجی پیوسته افزایش می یابد، تا همه ولتاژ به موتور اعمال شود.
نمی توانیم نتیجه بگیریم که جریان هم بتدریج از صفر و متناسب با ولتاژ افزایش پیدا می کند تا به دور اسمی برسد. چون در یک soft starter جریان به میزان از قبل تعریف شده محدود می شود و در تمام مدت راه اندازی جریان از آن مقدار اضافه نمی شود . پس از پایان زمان راه اندازی جریان کاهش پیدا کرده و به میزان مورد نیاز بار محدود می شود.

چه معیارهائی برای انتخاب جریان راه اندازی وجود دارد ؟
 اولاً باید توجه کنیم که بسته به موتور و بار اگر این جریان را از یک حدی کمتر انتخاب کنیم، ممکن است موتور اصلاً راه اندازی نشود. چون قبلاً گفتم که با کاهش جریان راه اندازی، گشتاور راه اندازی موتور نیز کم می شود. حال اگر جریان راه اندازی را آنقدر کاهش بدهیم که در نتیجه گشتاور راه اندازی موتور از راه اندازی بار کمتر بشود. اصلاً بار از جا کنده نخواهد شد. (منظور اگرنیروی دورانی تولید شده در شفت موتور از نیروی دورانی مورد نیاز برای کندن بار کمتر باشد اصلاً بار حرکت نخواهد کرد) دقیقاً مشابه این که یک موتور سیکلت کامیونی را به حرکت در آورد. نکته دیگری که باید به آن توجه کنیم آنست که هر گاه جریان راه اندازی را کم انتخاب کنیم ، با فرض اینکه بتوانیم به گشتاور مقاوم بار غلبه کنیم، و آنرا به حرکت در بیاوریم ، مدتزمانی که طول خواهد کشید تا سرعت موتور به سرعت نامی آن برسد تابع جریان انتخاب شده ما خواهد بود. به عبارت دیگر جریان کمتر مدت زمان بیشتر و جریان بیشتر مدت زمان کمتری طول خواهد کشید، تا موتور به دور اسمی خود برسد.

نهایتاً ضرورت استفاده از soft starter را می توان این گونه بیان کرد:
ما می توانیم موتور سه فاز را مستقیماً به برق سه فاز زده و راه اندازی کنیم. به این روش راه اندازی، ‌راه اندازی مستقیم یا Direct Online و یا DOL می گویند اگر شما مستقیماً موتور را به برق سه فاز وصل کنید. هیچ کنترلی در راه اندازی آن نخواهید داشت. در حالیکه soft starter به شما امکان کنترل پریود راه اندازی را می دهد. در خیلی از اوقات ما نیازی به اعمال نظارت و کنترل در راه اندازی موتور نداریم. مثلاً در خیلی از کاربردهای با موتورهای توان پایین. اما هنوز موارد زیادی هم وجود دارند که باید راه اندازی با کنترلهای مناسب صورت بگیرد. باید توجه کنیم که هنگام راه اندازی یک موتور سه فاز یک سری اتفاقات الکترویکی و مکانیکی رخ میدهد که متفاوت از حالت کار دائم موتور پس از راه اندازی است مثلاً در هنگام راه اندازی موتور جریان خیلی بیشتری نسبت به حالت دائم آن از شبکه می  کشد. اگر موتور کوچک باشد اشکال خاصی ایجاد نمی شود ولی اگر موتور بزرگ باشد ممکن است، این جریان زیاد را برق کارخانه نتواند براحتی تأمین کند و کشیدن جریان ناگهانی زیاد از برق کارخانه ممکن است باعث افت ولتاژ لحظه ای شده و در کار سایر تجهیزات برقی و الکترونیکی اختلال ایجاد شود.